專用車如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排

漢陽專用汽車研究所 張帆本刊記者 紀(jì)鵬飛

2013年1月份以來 ，中國中東部地區(qū)遭遇大范圍霧霾天氣，北京PM2.5指數(shù)多次“爆表”，空氣質(zhì)量持續(xù)六級嚴(yán)重污染，河北、長沙、南京等地空氣質(zhì)量亦持續(xù)重度污染。霧霾天氣頻發(fā)引起政府及民眾高度關(guān)注，多地出臺針對“霧霾”天氣的應(yīng)急方案。中科院公布的“大氣灰霾追因與控制”專項(xiàng)組的最新研究結(jié)果顯示，在霧霾天氣中檢出了大量含氮有機(jī)顆粒物。機(jī)動車、尾氣、燃煤及揚(yáng)塵成為霧霾中污染物的主要來源。

日前，國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排的意見》（以下簡稱《意見》），這被業(yè)界視為對霧霾等污染問題的政策倒逼。國務(wù)院此次明確表示，到2015年，節(jié)能型內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品要占到全社會內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品保有量的60%，與2010年相比，內(nèi)燃機(jī)燃油消耗率降低6%～10%，實(shí)現(xiàn)節(jié)約商品燃油2 000萬噸。

此次《意見》公布的六項(xiàng)“重點(diǎn)工程”中，針對柴油車內(nèi)燃機(jī)的升級占了一半。可見，國家對商用車排放標(biāo)準(zhǔn)的管理力度進(jìn)一步加強(qiáng)。

專用汽車作為我國汽車產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在產(chǎn)量上占據(jù)了商用車的半壁江山。隨著社會的不斷發(fā)展，這一比例將越來越大。目前汽車尾氣可謂大氣污染的“元兇”，其中商用車更是污染大戶，商用車柴油機(jī)中的顆粒物被視為PM2.5的主要來源之一，所以占據(jù)商用車半壁江山的專用汽車將成為此次內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的主力軍。專用汽車如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排呢？我們不妨看看以下幾種途徑。

內(nèi)燃機(jī)機(jī)內(nèi)提效減排

目前，內(nèi)燃機(jī)機(jī)內(nèi)提效減排有兩種途徑，一是可以通過精確控制噴油系統(tǒng)，提高內(nèi)燃機(jī)的電子化、智能化；二是可以優(yōu)化燃燒過程，最終達(dá)到完全燃燒的目的。

電子化和智能化。我國雖然是內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)量大國，但是國內(nèi)電控燃油噴射系統(tǒng)基本上被國外博世、西門子、電裝等幾家汽車零部件企業(yè)所壟斷。即使電控系統(tǒng)被研發(fā)出來了，但其可靠性和穩(wěn)定性不夠，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需要加強(qiáng)，當(dāng)前重點(diǎn)開展電控燃油噴射系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的必由之路。ECU是發(fā)動機(jī)的大腦。我國汽車業(yè)核心零部件ECU受制于人，而ECU的自主化研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的節(jié)能減排提供可靠的保證。

優(yōu)化燃燒過程 。我國在基礎(chǔ)燃燒研究這方面力度不夠，沒有長遠(yuǎn)規(guī)劃。歐美等發(fā)達(dá)國家在這方面，10年前就開始研究更為先進(jìn)的柴油燃燒機(jī)理。高壓共軌和增壓中冷技術(shù)，雖然隨著國內(nèi)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，重型柴油機(jī)采用的越來越普遍，但是核心技術(shù)卻受制于人。即使是掌握了技術(shù)，由于成本太高、控制欠佳，被迫放棄。可喜的是，我國一些企業(yè)在這方面有了新的進(jìn)展。例如，眾泰集團(tuán)通過搭載電控高壓共軌燃油噴射、可變截面渦輪增壓（VGT）和中冷廢氣再循環(huán)（EGR）等三項(xiàng)國際領(lǐng)先技術(shù)，率先達(dá)到了歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅使碳排量降低了25%，油耗節(jié)省了30%，更將動力提升了50%。

內(nèi)燃機(jī)機(jī)外凈化減排

柴油機(jī)為了滿足日益嚴(yán)峻的排放要求，國際上發(fā)動機(jī)企業(yè)一般在尾氣后處理技術(shù)上都采用了EGR（廢氣再循環(huán)）+DOC（氧化催化器）、DPF（顆粒捕集器）+SCR（選擇性催化還原）的兩種技術(shù)路線。目前，我國重型柴油機(jī)在技術(shù)路線上將以SCR(選擇催化還原)技術(shù)為主流路線。但EGR(廢氣再循環(huán))（嚴(yán)格意義來說，屬于機(jī)內(nèi)凈化）技術(shù)路線也有一些優(yōu)勢，對尿素加注站等基礎(chǔ)設(shè)施的要求不高，因此它將與SCR技術(shù)長期共存?？傮w來看，國內(nèi)柴油機(jī)廠商傾向于SCR技術(shù)，同時也不完全放棄EGR。柴油機(jī)排放處理系統(tǒng)，尤其是SCR技術(shù)壁壘較高，國內(nèi)大部分市場份額被國外幾大汽車零部件企業(yè)占據(jù)。筆者希望國家加大發(fā)動機(jī)后處理企業(yè)的扶持力度，減免節(jié)能環(huán)保型內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品有關(guān)稅收，加快國內(nèi)企業(yè)研發(fā)能力?？上驳氖?，像威孚高科、銀輪股份等后處理系統(tǒng)企業(yè)，國內(nèi)后處理市場份額正在一步步上升。

鼓勵專用車企業(yè)配裝清潔燃料發(fā)動機(jī)

在交通部關(guān)于低碳運(yùn)輸?shù)奈募约啊笆濉蹦茉匆?guī)劃中，都將清潔替代能源作為未來發(fā)展的重要趨勢，而LNG重卡則在技術(shù)、成本等因素的考量下，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。在北方，以LNG為燃料的專用汽車受到了用戶的普遍歡迎和重視。據(jù)用戶反映，LNG重卡比柴油車節(jié)約成本 1/3左右。2012年中國重汽、陜汽、華菱星馬等企業(yè)分別研制出搭載清潔燃料（LNG）發(fā)動機(jī)的LNG運(yùn)輸車、LNG運(yùn)送專用車和LNG水泥攪拌車。與此同時，卡車企業(yè)和經(jīng)銷商都不約而同地加大了與能源公司的合作，為LNG重卡保駕護(hù)航。政府可以鼓勵企業(yè)研究LNG、甲醇、CNG發(fā)動機(jī)，對有突出貢獻(xiàn)的高新技術(shù)企業(yè)進(jìn)行獎勵。

專用車輕量化

整車質(zhì)量直接影響滾動阻力、坡道阻力和加速阻力，是影響車輛能耗的關(guān)鍵性因素。據(jù)研究，整備質(zhì)量減少10%，可使油耗降低8.8%左右。鼓勵專用車企業(yè)利用CAE有限元分析優(yōu)化整車骨架結(jié)構(gòu)和鋁合金、碳纖維全復(fù)合材料、高強(qiáng)度鋼等各類輕質(zhì)材料的使用促進(jìn)專用車的輕量化發(fā)展。例如，湖南兩家企業(yè)—晟通科技和中聯(lián)重科在混凝土泵車的輕量化展開合作研究，為專用車企業(yè)樹立了榜樣。

車輛節(jié)能是個系統(tǒng)工程

汽車產(chǎn)品的節(jié)能是一項(xiàng)工作量巨大的系統(tǒng)工程，影響因素眾多，因此需要一套科學(xué)的分析方法將各種因素有機(jī)串聯(lián)為一體。這就需要從發(fā)動機(jī)、整車、司機(jī)、車隊(duì)、社會等方面做好系統(tǒng)的節(jié)能減排。據(jù)統(tǒng)計，一輛車的能耗分配如下圖。

整車和發(fā)動機(jī)是專用車節(jié)能減排的主要手段，但是司機(jī)、車隊(duì)以及社會的因素也是不能忽視的。發(fā)動機(jī)的比油耗是隨著發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化而變化的，通常在低負(fù)荷和滿負(fù)荷狀態(tài)下的油耗比較高。對于司機(jī)來說，保持發(fā)動機(jī)負(fù)荷率在80%～90%的駕駛習(xí)慣是汽車節(jié)能減排的方法之一。同時，減少起步、剎車，提高車輛的負(fù)載率，合理選擇行駛路線，也是降低油耗的合理化選擇。

物流公司應(yīng)該優(yōu)化企業(yè)管理，提高車輛利用效率，減少空載時間，指導(dǎo)司機(jī)合理選擇行駛路線，實(shí)現(xiàn)貨物高速運(yùn)轉(zhuǎn)，提高運(yùn)輸車輛的周轉(zhuǎn)效率。社會上，政府應(yīng)加強(qiáng)城市道路和高速公路管理，優(yōu)化專用車運(yùn)營路線，減少堵塞。國家依靠行政力量，提高燃油品質(zhì)，加強(qiáng)車聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，提高物流運(yùn)輸效率，減少不必要的燃油消耗，為節(jié)能減排保駕護(hù)航。